Egy MCM, négy POWER5 lapkával és négy 36 MiB-os L3 gyorsítótár-lapkávalEgy IBM i5 rendszer processzormodulja, rajta egy POWER5+ DCM
A POWER5 egy IBM által kifejlesztett és gyártott mikroprocesszor. Ez az igen sikeres POWER4 egy továbbfejlesztett verziója. A legfontosabb változás, hogy ez a processzor támogatja a szimultán többszálas végrehajtást (SMT) és egy lapkára épített/integrált memóriavezérlővel bővítették. A POWER5 egy kétmagos mikroprocesszor, amelyben minden egyes mag egy fizikai szál és két logikai szál végrehajtását támogatja, azaz a processzorban összesen két fizikai és négy logikai szál lehet végrehajtás alatt.
Történet
A mikroprocesszor technikai részleteit először a 2003-as Hot Chips konferencián tették közzé. Egy teljesebb leírást közöltek a 2003-as Microprocessor Forum rendezvényen, 2003. október 14-én. A POWER5 processzort az IBM nem hozta nyílt kereskedelmi forgalomba és kizárólag az IBM saját maga és szerződéses partnerei használhatták. A mikroprocesszort alkalmazó rendszerek 2004-ben kezdtek megjelenni. A POWER5 a felső kategóriás vállalati szerver-piacon került felhasználásra, és az Intel Itanium 2 és kisebb mértékben a Sun Microsystems UltraSPARC IV+ és a Fujitsu SPARC64 V processzoraival versengett. 2005-ben egy újabb modellje, a javított POWER5+ váltotta fel.
Leírás
A POWER5 a POWER4 egy továbbfejlesztése. A kétutas multithreading hozzáadása magával vonta a visszatérési verem, a programszámláló, az utasításpuffer, az csoport-befejező egység és a tárolási sor megkettőzését, mégpedig úgy, hogy ezekből minden egyes szál saját példánnyal rendelkezzen. Az erőforrások többsége, mint például a regisztertárak és végrehajtóegységek, megosztottak, bár minden szál a saját regiszterkészletét látja. A POWER5 szimultán többszálas végrehajtást (SMT) valósít meg, amelyben két szál hajtható végre egyidejűleg. A POWER5 letilthatja/kikapcsolhatja az SMT-t, ha a folyamatban lévő munkaterhelésre való optimizálás azt követeli meg.
Ahogy a regisztertárakhoz hasonlóan a két szál több erőforrást is megosztottan használ, azok kapacitását (méretét) általában megnövelték, hogy így kompenzálják a teljesítmény csökkenését. Az egész (integer) és lebegőpontos regiszterek számát külön-külön 120-ra növelték – a POWER4 80 fixpontos (integer) és 72 lebegőpontos regiszteréről. A lebegőpontos utasítás-gyorsítótár kapacitása szintén növekedett, 20 bejegyzésről 24-re nőtt. Az L2 egyesített gyorsítótár méretét 1,875 MiB-ra növelték és a csoport-asszociativitást 10 utassá tették. Az egyesített harmadik szintű gyorsítótárat a tokba helyezték át a külső, különálló csipeken való elhelyezés helyett. Ennek kapacitása 36 MiB-ra növekedett. Mint a POWER4-ben is, a gyorsítótárat megosztva használja a két mag (az mind a két magot kiszolgálja). A magok a gyorsítótárhoz a mag fél órajelfrekvenciáján működő két egyirányú 128 bites sínen keresztül férnek hozzá.
A lapkára épített integrált memóriavezérlő max. 64 GiB DDR és DDR2 memória használatát támogatja. Ez magas frekvenciájú soros síneket használ a külső pufferekkel való kommunikációra, a dual inline memóriamodulok (DIMM-ek) és a mikroprocesszor közötti kapcsolati rétegben.
A POWER5 276 millió tranzisztort tartalmaz, lapkafelülete 389 mm². Az IBM gyártja 0,13 µm-es szilícium szigetelőn (silicon on insulator, SOI) CMOS folyamattal, nyolc rétegű réz fémezéssel. A POWER5 lapkák kétcsipes modul (DCM) vagy többcsipes modul (multi-chip module, MCM) kiszerelésbe kerülhetnek. A DCM egy POWER5 lapkát és a hozzá kapcsolt harmadik szintű gyorsítótár lapkáját tartalmazza. Az MCM négy POWER5 lapkát és négy L3 gyorsítótár-lapkát tartalmaz (ekkor mindegyik POWER5 lapkához egy L3 gyorsítótár tartozik); egy ilyen modul mérete 95 mm × 95 mm.[1][2]
A felső kategóriás rendszerekben az ViVA(Virtual Vector Architecture) nevezetű technológiájával több POWER5 processzor egyetlen vektorprocesszorként működő egységgé kapcsolható össze.
POWER5+
A POWER5+ a POWER5 egy javított soron következő változata, 2005. október 4-én mutatták be. A fejlesztési célok kezdetben az alacsonyabb energiafogyasztás ill. teljesítményfelvétel elérésére irányultak, emiatt egy újabb folyamattal gyártották. A POWER5+ csip 90 nm-es gyártási eljárással készül. Ez a lapkaméret csökkenését eredményezte, 389 mm²-ről 243 mm²-re.
Az órajel-frekvencia a megjelenéskor nem változott, továbbra is 1,5 és 1,9 GHz között maradt. 2006. február 14-én, az újabb változatok megjelenésekor az órajelfrekvenciát is emelték, először 2,2 GHz-re, majd 2006. július 25-én 2,3 GHz-re.
A POWER5+ ugyanabban a tokozásban került forgalomba, mint az előző POWER5 mikroprocesszor, de elérhető volt még négycsipes modulban is (QCM), amely két POWER5+ lapkát és két harmadik szintű gyorsítótár-lapkát tartalmaz (mindegyik POWER5+ lapkához egyet). Ezek a QCM csipek 1,5 és 1,8 GHz közötti órajelfrekvenciákon futnak.
Felhasználók
Az IBM a DCM és MCM kiszerelésű POWER5 mikroprocesszorokat System p és System i szervercsaládjaiban, a DS8000 tárkiszolgálóban, és beágyazott mikroprocesszor formájában felső kategóriás Infoprint nyomtatóiban alkalmazza. Az IBM felső kategóriás IntelliStation POWER 285 munkaállomásaiba DCM modulokat építenek. A POWER5 külső felhasználói a Groupe Bull, amely ezeket Escala szervereiben alkalmazza, és a Hitachi, amely max. 128 POWER5+ mikroprocesszorig skálázható SR11000 számítógépeiben használja. Ez utóbbi számos installációval képviseltette magát a 2007-es TOP500 szuperszámítógép-listán. Az POWER5+ processzorokat alkalmaz még System p5 510Q, 520Q, 550Q és 560Q szervereiben.[3]
Ez a szócikk részben vagy egészben a POWER5 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Clabes, Joachim et al. (2004). "Design and Implementation of the POWER5 Microprocessor". Proceedings of 2004 IEEE International Solid-State Circuits Conference.
Glaskowsky, Peter N. (14 October 2003). "IBM Raises Curtain on Power5". Microprocessor Report.
Kalla, Ron; Sinharoy, Balaram; Tendler, Joel M. (2004). "IBM Power5 Chip: A Dual-Core Multithreaded Processor". IEEE Micro.
Krewell, Kevin (22 December 2003). "Power5 Tops On Bandwidth". Microprocessor Report.
Sinharoy, Balaram et al. (2005). "POWER5 System Microarchitecture". IBM Journal of Research and Development.
Sizing up the Super Heavyweights, a POWER5 és a Montecito összehasonlítása és elemzése, amely a jelentős változásokat magyarázza a POWER4 és a POWER5 között, valamint a teljesítmény becslése
